细菌毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,TA)由两个共表达的基因组成,其中一个基因编码不稳定的抗毒素蛋白(antitoxin),另一个基因编码稳定的毒素蛋白(toxin).毒素-抗毒素系统最早发现于一些低拷贝的质粒,用来维持低拷贝质粒在菌群中的稳定存在.随后的研究表明,毒素-抗毒素系统广泛存在于细菌,包括一些致病菌的染色体上.在营养缺乏等不良生长条件下,由于基因表达的抑制和蛋白酶的降解作用,不稳定的抗毒素蛋白减少,从而产生游离的毒素蛋白,导致细菌的生长抑制和死亡.毒素-抗毒素系统的生理功能目前还存在争议,有学者认为细茼染色体上的毒素-抗毒素系统可以在不良生长状况下介导细菌的死亡,即细茼程序性细胞死亡(baeterial programmedcell death).但也有证据显示,毒素-抗毒素系统的功能更偏向于应激状态下的生理调节方面,即只起应激状态下的抑菌作用而不是杀菌作用.对细菌生长调控中毒素-抗毒素系统的作用机理进行综述,并探讨毒素-抗毒素系统研究的理论和应用价值.     

毒素-抗毒素系统介导持留菌形成机制的研究进展

毒素-抗毒素(toxin-antitoxin,TA)系统是广泛存在细菌基因组上的由两个基因组成的操纵子,分别编码稳定的毒素蛋白和不稳定的抗毒素,其中毒素蛋白具有多种生物学功能。持留菌是指能够耐受高浓度抗生素或不利环境的一类细菌,它们同样具有TA系统。现就毒素-抗毒素系统介导持留菌形成机制的研究进展作一综述。     

细菌的毒素-抗毒素系统:定时炸弹还是免死金牌

毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA)在细菌和古菌的染色体和可移动遗传元件中广泛分布,目前分为六大类型(I型-VI型)。研究发现TA能够促进多重耐药菌群的形成,同时参与细菌的程序性死亡、调控生物被膜形成、介导细菌环境适应过程等多个重要的生命过程。TA的研究主要集中在肠道细菌和病原菌中,其中II型TA研究最为深入和广泛。本文综述了近年来新型TA的鉴定、毒素新型作用靶点、抗毒素的调控功能以及TA间的相互作用等进展,并对未来的TA领域的潜在发展趋势和应用前景也进行了评述。     

假结核耶尔森氏菌中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定

【背景】毒素-抗毒素系统在微生物体内广泛存在,在微生物对抗外界不良环境方面发挥重要作用。【目的】以模式细菌假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis,Yptb)为材料,探究其编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统的作用机制和生物学功能。【方法】通过生物信息学方法预测Yptb中编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统,通过毒性分析、基因表达分析及蛋白相互作用对其进行鉴定;通过抗生素胁迫、氧胁迫、生物被膜形成等实验研究Phd-Doc在体内发挥的生物学功能。【结果】生物信息学分析鉴定出一对Phd-Doc毒素-抗毒素系统,发现二者共转录且相互作用;毒素蛋白Doc能够引起大肠杆菌形态发生变化并抑制其生长,抗毒素蛋白Phd能中和Doc的毒性;Phd-Doc毒素-抗毒素系统具有自调控抑制效应;phd-doc的缺失对Yptb自身的生长无影响,而且毒素蛋白Doc在野生型Yptb内过表达并未显示毒性;phd-doc在转录水平上响应了抗生素胁迫和氧胁迫,其中,对氯霉素胁迫最为敏感,但并不影响Yptb的生长;同时,Phd-Doc能够影响Yptb的生物被膜形成能力。【结论】Yptb中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定对于更好地了解在多变的外部环境下微生物的定殖和响应机制具有重要意义。     

细菌II型毒素-抗毒素系统活性的调控

细菌毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA)由稳定的毒素和不稳定的抗毒素构成,几乎存在于所有细菌中。已证明染色体编码的II型TA系统作为胁迫反应因子,通过毒素作用于不同的细胞靶点来调控重要的细胞活动过程,使细菌适应不同的环境胁迫。因此,毒素活性的调控是II型TA系统介导细菌适应性胁迫反应的关键。本文总结了II型TA系统毒素活性调控机制的研究进展,并介绍了作者近年来对模式蓝藻Synechocystis sp.PCC6803中II型TA毒素活性调控的研究结果。     

细菌中Ⅰ型毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统是广泛存在于细菌和真菌细胞内的一对小型遗传控制元件,毒素基因编码稳定的蛋白质分子,抗毒素基因编码的则是稳定性较差的蛋白质或者是具有调控功能的RNA.人们对于毒素分子在细胞内的生物靶标、分子结构与功能、体内调节机制等进行了大量的研究,不仅揭示了毒素-抗毒素的生理功能,而且为多种生物技术中的应用提供了新的素材.目前发现共有5大类型的毒素-抗毒素系统,其中Ⅰ型毒素-抗毒素系统的抗毒素分子为调节型RNA,可以通过多种不同途径与毒素蛋白质的mRNAs结合从而中和毒素的细胞毒性.Ⅰ型毒素-抗毒素系统以其独特的调节性RNA的调控方式,成为目前毒素-抗毒素研究中的重要热点.本文将对目前Ⅰ型毒素-抗毒素系统的研究进展进行综述,并对其可能的应用前景进行展望.     

原核生物毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,简称TA系统)广泛存在于原核生物(细菌和古菌)的基因组中，通常TA系统由毒素和抗毒素两部分组成，毒素发挥毒性抑制细菌生长，抗毒素可以解除抑制，它们通过体内的调控作用来对细菌或古菌的生长活动进行调节。研究发现，TA系统根据其性质及抗毒素中和毒素的方式不同可以分为8种类型Ⅰ～Ⅷ,不同类型的TA系统之间又存在着错综复杂的交互作用，而且此系统在细菌中发挥的作用也一直是近年来学者们研究的热点。现就TA系统的最新分类、TA系统的功能以及应用作一概述。     

结核分枝杆菌毒素-抗毒素系统与生物膜

结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)是引起结核病的病原菌。其处于持续生存的休眠状态时,可导致长期无症状感染,称为结核潜伏感染。研究显示,结核分枝杆菌染色体中存在大量 “毒素-抗毒素系统”(toxin-antitoxin system,TAS),某些TAS在潜伏感染中发挥作用,可调节细菌生长和诱导细菌进入休眠状态;某些TAS参与生物膜形成和应激反应,但其影响生物膜形成的机制尚未阐明。生物膜中的结核分枝杆菌对多种抗结核药物耐药,且能抵抗宿主免疫系统防御;休眠状态的结核分枝杆菌对抗结核药物通常也是耐受的,给结核病治疗带来了巨大挑战。本文就近年来结核分枝杆菌TAS与生物膜的研究及抗结核药物对生物膜形成的影响进行综述。     

高致病性2型猪链球菌毒素-抗毒素系统SezAT

<正>高致病性2型猪链球菌(Streptococcus suis serotype 2,SS2)属于革兰氏阳性B组链球菌,是一种重要的人畜共患传染病病原菌,它不仅可以导致猪出现急性败血症、脑膜炎、关节炎、心内膜炎及急性死亡,还可以通过伤口和呼吸道等传播途径,导致人的感染。自1998及2005年我国发生两次2型猪链球菌大流行后,该菌所引起的链球菌毒素休克综合征引起国际高度重视,我国不少学者聚焦该领域的研究[1]。本刊2012年第2期刊登了王敏、胡福泉等的文章"高致病性2型猪链球菌毒-抗素毒素系统SezAT的鉴     

鲍曼不动杆菌耐药持留菌的特征及Ⅱ型毒素-抗毒素系统的多样性

摘要:【目的】研究鲍曼不动杆菌持留菌的特征,分析鲍曼不动杆菌Ⅱ型毒素-抗毒素(TA)系统的多样性及分布,探讨TA系统与持留菌形成的潜在关联。【方法】采用分属于6 大类中的6种不同抗生素分别筛选的方法分离并定量鲍曼不动杆菌的持留菌;应用PSI-BLAST及TBLASTN程序分析721株鲍曼不动杆菌中的Ⅱ型TA系统;通过聚合酶链式反应(PCR)方法检测44株临床多重耐药(MDR)的鲍曼不动杆菌中5个Ⅱ型TA系统的分布。【结果】我们发现不同抗生素处理得到的鲍曼不动杆菌持留菌的数量并不相同;对多数抗生素而言,浓度越高,得到的持留菌数量越少;处于生长平台期的菌株中相比对数期含有更多的持留菌;多粘菌素B及妥布霉素均具有杀灭部分持留菌的能力;鲍曼不动杆菌所有菌株中均含有Ⅱ型TA系统,HTH/GNAT类型在菌株中分布最为广泛;所有700余株鲍曼不动杆菌基因组中共含有15个潜在的Ⅱ型TA系统;三类普遍存在于已知基因组中的明确功能的Ⅱ型TA系统在临床多重耐药菌株中同样分布广泛,且HigB/HigA的表达量在标准株的持留菌中显著增高。【结论】鲍曼不动杆菌的持留菌水平与菌株的生长状态、抗生素的种类及浓度密切相关。Ⅱ型TA系统在鲍曼不动杆菌已知基因组和临床多重耐药菌株中普遍存在,其中,HTH/GNAT、GP49/Cro(HigB/HigA)及DUF497/COG3514三种类型的Ⅱ型TA系统可能在鲍曼不动杆菌持留菌的形成中扮演重要角色。     

Protein secretion systems in bacterial pathogens

Many bacterial pathogens utilize specialized secretion systems to deliver virulence factors into the extracellular milieu. These exported effectors act to manipulate various processes of targeted cells in order to create a suitable niche for bacterial growth. Currently, seven different types of secretion system have been described, of which Type I - VI are mainly present in Gram-negative bacteria and the newly discovered Type VII system seems exclusive to Gram-positive species. This review summaries our current understanding on the architecture and transport mechanisms of each secretion apparatus. We also discuss recent studies revealing the roles that these secretion systems and their substrates play in microbial pathogenesis.     

细菌生物膜研究技术

细菌生物膜是细菌生长过程中为适应生存环境而在固体表面上生长的一种与游走态细胞相对应的存在形式。只要条件允许,绝大多数细菌都可以形成生物膜。一旦形成了生物膜细菌就具有极强的耐药性,在医疗、食品、工业、军事等诸多领域给人类社会带来了严重的危害,造成巨大的经济损失。因此,细菌生物膜已成为全球关注的重大难题,也是目前科学界研究的前沿和热点。本文结合细菌生物膜研究技术的最新进展,重点介绍了几种常用生物膜发生装置及检测量化技术,并对其原理及优缺点进行了讨论。     

Advanced strategies for combating bacterial biofilms

Biofilms are communities of microorganisms that are formed on and attached to living or nonliving surfaces and are surrounded by an extracellular polymeric material. Biofilm formation enjoys several advantages over the pathogens in the colonization process of medical devices and patients' organs. Unlike planktonic cells, biofilms have high intrinsic resistance to antibiotics and sanitizers, and overcoming them is a significant problematic challenge in the medical and food industries. There are no approved treatments to specifically target biofilms. Thus, it is required to study and present innovative and effective methods to combat a bacterial biofilm. In this review, several strategies have been discussed for combating bacterial biofilms to improve healthcare, food safety, and industrial process.     

Structure,function and immunochemistry of bacterial exopolysaccharides

There has been much written on bacterial exopolysaccharides (EPS) and their role in virulence. Less has been published regarding EPS in free living species. This review focuses on that subject, emphasizing their functions in the environment and the use of antibody probes to study them.     

Deposition of bacterial cells onto glass and biofilm surfaces

Deposition rates of Pseudomonas putida and Hyphomicrobium ZV620 onto glass and biofilm surfaces were quantified. Both species deposited to glass at a much slower rate than to biofilm. A definite bias by depositing cells for biofilms of their own species was evident in the highest attachment rates observed in this study.